Photogated proton conductivity of ZIF-8 membranes co-modified with graphene quantum dots and polystyrene sulfonate

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作者
Shuaikang Fan,Shilin Wang,Xiaobin Wang,Zhuoyi Li,Xu Ma,Xinyi Wan,Shabab Hussain,Xinsheng Peng
出处
期刊:Science China. Materials [Springer Nature]
卷期号:64 (8): 1997-2007 被引量:13
标识
DOI:10.1007/s40843-020-1602-5
摘要

Smart proton conductive metal-organic framework (MOF) membranes with dynamic remote control over proton conduction show high potential for use in advanced applications, such as sensors and bioprocesses. Here, we report a photoswitchable proton conductive ZIF-8 membrane by coencapsulating polystyrene sulfonate and graphene quantum dots into a ZIF-8 matrix (GQDs-PSS@ZIF-8) via a solid-confined conversion process. The proton conductivity of the GQDs-PSS@ZIF-8 membrane is 6.3 times higher than that of pristine ZIF-8 and can be reversibly switched by light due to photoluminescence quenching and the photothermal conversion effect, which converts light into heat. The local increase in temperature allows water molecules to escape from the porous channels, which cuts off the proton transport pathways and results in a decrease in proton conductivity. The proton conductivity is restored when the light is off owing to regaining water molecules, which act as proton carriers, from the surroundings. The GQDs-PSS@ZIF-8 membrane responds efficiently to light and exhibits an ON/OFF ratio of 12.8. This photogated proton conduction in MOFs has potential for the development and application of MOF-based protonic solids in advanced photoelectric devices.
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